(57)【要約】      （修正有）【課題】物理的気相堆積（ＰＶＤ）用チャンバ内で使用する為の接地シールドを提供する。【解決手段】接地シールドは、ほぼ円筒状の本体を含み、本体は、外壁、内側上壁、内側上壁の直径より小さい直径を有する内側下壁、内側上壁と内側下壁を結合するリエントラント特徴部を備える。リエントラント特徴部は、シールドとターゲットとの間のアーキングを有効に防止し、チャンバ構成要素の長期間の運用寿命と共に繰返し精度と、より優れた処理均一性を促進する。接地シールドは、一般に、外壁と、内側上壁と、内側上壁より直径が小さい直径を有する内側下壁と、内側上壁と内側下壁を結合するリエントラント特徴部とを含む。【選択図】図２
0003126459.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ円筒状の本体であって：
外壁と；
内側上壁と；
前記内側上壁の直径より小さい直径を有する内側下壁と；
前記内側上壁と前記内側下壁を結合させるリエントラント特徴部と；
を備える、前記本体を備える、接地シールド。
【請求項２】
前記本体は、ステンレス鋼から製造される、請求項１に記載の接地シールド。
【請求項３】
前記本体は、チタンから製造される、請求項１に記載の接地シールド。
【請求項４】
前記本体は、導電材から製造されるか、或いは、導電材で被覆される、請求項１に記載の接地シールド。
【請求項５】
前記本体の少なくとも一部は、表面処理部を有する、請求項１に記載の接地シールド。
【請求項６】
前記本体の少なくとも一部は、ビードブラスト処理面を有する、請求項１に記載の接地シールド。
【請求項７】
前記外壁から延びる取付けフランジを更に備える、請求項１に記載の接地シールド。
【請求項８】
前記取付けフランジは、内部に形成される複数のスロットを更に備える、請求項７に記載の接地シールド。
【請求項９】
前記本体は、前記スロットを除き、ビードブラスト処理面を有する、請求項８に記載の接地シールド。
【請求項１０】
前記スロットは、極配列で整列されている、請求項８に記載の接地シールド。
【請求項１１】
前記スロットは、前記フランジの外側の壁を貫通する端部開口を有する、請求項１に記載の接地シールド。
【請求項１２】
前記スロットは、前記本体の中心線に対して放射状に配向されている、請求項９に記載の接地シールド。
【請求項１３】
前記内側上壁は、外方に張り出ている、請求項１に記載の接地シールド。
【請求項１４】
前記リエントラント特徴部の反対側に、前記接地シールドの側部上に形成された複数のスロットを更に備える、請求項１に記載の接地シールド。
【請求項１５】
前記リエントラント特徴部は、前記内側上壁の隣接部分の直径より大きい直径を有する、請求項１に記載の接地シールド。
【請求項１６】
前記リエントラント特徴部は、前記内側下壁の隣接部分の直径より小さい直径を有する、請求項１５に記載の接地シールド。
【請求項１７】
ほぼ円筒状の本体であって：
外壁と；
前記外壁から延び、内部に、放射状に配向された複数のスロットが形成された取付けフランジと；
前記本体の最上端部に向かって外方に張り出した内側上壁と；
前記本体の底端部で画成され、前記内側上壁の直径より小さい直径を有する内側下壁と；
前記内側上壁と前記内側下壁を結合し、下方かつ前記内側上壁から外方に延びる、リエントラント特徴部と；
を備える、前記本体を備える、接地シールド。
【請求項１８】
前記本体の少なくとも一部は、ビードブラスト処理面を有する、請求項１７に記載の接地シールド。
【請求項１９】
前記本体は、少なくとも、ステンレス鋼かチタンを備える、請求項１７に記載の接地シールド。
【請求項２０】
ほぼ円筒状のステンレス鋼製の本体であって：
外壁と；
上部と下部を有する内壁であって、前記上部は、前記本体の最上端部に向かって外方に張り出し、前記下部の直径より大きい直径を有する、前記内壁と；
前記外壁から前記外側の壁まで延び、前記本体の底端部に面する支持面を有する取付けフランジと；
極配列で配列され前記支持面で形成された複数のスロットであって、前記取付けフランジの前記外側の壁を通って延びる開口端部を有する、前記スロットと；
前記内壁の前記上部から下方かつ外方に延び、前記内壁の前記下部から上方かつ外方に延びる、リエントラント特徴部と；
を備える、前記本体を備える、接地シールド。
【考案の詳細な説明】
【考案の背景】
【０００１】
[考案の分野]
[0001]
本考案の実施形態は、全体的に、半導体処理チャンバ用接地シールドに関する。
関連技術の説明
[0002] 物理的気相堆積（ＰＶＤ）又はスパッタリングは、電子装置を製造する際に最も一般的に使用される処理の一つである。ＰＶＤは、負にバイアスされたターゲットが、比較的に重い原子（例えば、アルゴン（Ａｒ））を有する不活性ガス又はそのような不活性ガスを備える混合ガスのプラズマに曝される真空チャンバ内で実行される。不活性ガスのイオンによるターゲットの衝撃により、ターゲット材から原子が放出される。チャンバ内部に配置される基板用ペデスタル上に置かれる基板上に堆積される膜として、放出された原子が蓄積する。
【０００２】
[0003]接地シールドは、基板に関してチャンバ内部の所望の領域内で処理領域を画成するのに役立つようにチャンバ内に配置されてもよい。接地シールドは、処理領域内部にプラズマを閉じ込めるのに役立つ。放出原子の高比率が基板上に堆積されるので、プラズマと放出原子を処理領域に封じ込めることにより、チャンバ内の他の構成要素を堆積材料の無い状態に維持するのに役立ち、ターゲット材の、より効果的な使用を促進させる。
【０００３】
[0004]（通常、真空チャンバの、壁または本体に付属された）接地シールドは、電気的に真空チャンバ壁に結合され、電気的にターゲットから絶縁される。さらに、小さな間隙は、接地シールドのエッジとターゲットとの間で保持され、プラズマが処理領域の外側に形成されることを防止する。ターゲットから十分な材料が、ＰＶＤ処理中に接地シールド上に堆積される場合、堆積される材料は、その間隙を橋絡させ、接地シールドとターゲット間の電気的絶縁が失われる。電気的絶縁を失うことにより、処理の損失は、加工度を中断される。
【０００４】
[0005]したがって、ＰＶＤチャンバ内で使用する為に改善された接地シールドが技術的に必要である。
【考案の概要】
【０００５】
[0006]本考案は、一般に、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内で使用する為の接地シールドを提供する。一実施形態において、接地シールドは、ほぼ円筒状の本体を含み、本体は、外壁、内側上壁、内側上壁の直径より小さい直径を有する内側下壁、内側上壁と内側下壁を結合するリエントラント特徴部を備える。リエントラント特徴部は、シールドとターゲットとの間のアーキングを有効に防止し、チャンバ構成要素の長期間の運用寿命と共に繰返し精度と、より優れた処理均一性を促進する。
【０００６】
[0007]他の実施形態において、接地シールドは、ほぼ円筒状の本体を含み、本体は、外壁と、取付けフランジと、内側上壁と、内側下壁と、リエントラントと、を有する。取付けフランジは、外壁から外方に延び、内部に形成された複数の放射状に配向されたスロットを有する。内側上壁は、本体の最上端部に向かってリエントラント特徴部から外方に張り出している。内側下壁は、本体の底端部で画成され、内側上壁の直径より小さい直径を有する。リエントラント特徴部は、内側上壁から下方かつ外方に延び、内側下壁に結合される。
【０００７】
[0008]手短に説明された本考案の、より詳細な説明は、添付された図面に例示された実施形態を参照する。しかし、添付された図面は、この考案の典型的な実施形態だけを例示しているので、本考案の範囲を限定するものではなく、本考案は、他に有効な実施形態を許容することに留意されたい。
【０００８】
[0012]容易に理解するために、同一の参照符号が、可能である限り、図に共通の同一要素を示す為に使用される。一実施形態で開示された要素は、特別な列挙がなくても、他の実施形態で便宜上、利用可能であることが意図されている。
【詳細な説明】
【０００９】
[0013]本考案は、一般に、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内で使用される接地シールドを提供する。接地シールドは、シールドとターゲット間のアーキングを有効に防止し、これが、チャンバ構成要素の長期間の運用寿命と共に繰返し精度と、優れた処理均一性を促進する。
【００１０】
[0014]図１は、一実施形態に係る接地シールド１８０を有する典型的な半導体処理チャンバ１５０を表す。本考案から利するのに適合可能な処理チャンバの一実施例は、IMP VECTRATM（商標） PVD処理チャンバであるが、これは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能である。他の製造業者からの処理チャンバを含む、他の処理チャンバは、本考案から利するのに適合可能であることが意図されている。
【００１１】
[0015]典型的な処理チャンバ１５０は、チャンバ本体１５２を含み、本体１５２は、底部１５４，リッドアセンブリ１５６，側壁１５８を有し、これらが、排気可能な内部容積を画成している。チャンバ本体１５０は、通常、ステンレス鋼の溶接されたプレート又はアルミニウムの単一ブロック体から製造される。側壁１５８は、一般に、密封可能なアクセスポート（図示せず）を含み、処理チャンバ１５０からの基板１０４の入口と出口を提供する。側壁１５８内に配置されるポンピングポート１２２は、ポンピングシステム１２０に結合され、ポンピングシステム１２０は、内部容積１６０の圧力を制御し、排気する。チャンバ１５０のリッドアセンブリ１５６は、一般に、そこから吊り下げられる環状シールド１６２を支え、カバーリング１１４を支える。カバーリング１１４は、一般に、カバーリング１１４の中央を通して露出する基板１０４の一部に堆積を閉じ込めるように構成される。
【００１２】
[0016]ペデスタルアセンブリ１００は、チャンバ１５０の底部１５４から支えられている。ペデスタルアセンブリ１００は、処理中、基板１０４と共に堆積リング１０２を支える。ペデスタルアセンブリ１００は、リフト機構１１８によりチャンバの底部１５４に結合され、リフト機構１１８は、上部位置（図示せず）と下部位置の間でペデスタルアセンブリ１００を移動するように構成されている。上部位置で、ペデスタルアセンブリ１００は、カバーリング１１４と係合し、ペデスタルアセンブリ１００が基板１０４を処理位置まで上方に移動させるとき、シールド１６２からカバーリング１１４を持ち上げる。
【００１３】
[0017]下部位置で、ペデスタルアセンブリ１００は、シールド１６２の下に位置し、基板１０４が、側壁１５８内に配置されたアクセスポートを通ってチャンバ１５０から取り除かれることを可能にする。シールド１６２は、再びカバーリング１１４と係合し、リング１１４は、ペデスタルアセンブリ１００が下部位置まで移動するとき、ペデスタルアセンブリ１００と基板１０４の上方で吊り下げられ、シールド１６２の下方で基板移送を容易にする。さらに、下部位置で、リフトピン（図示せず）はペデスタルアセンブリ１００を通って移動され、基板１０４とペデスタルアセンブリ１００の間に間隙を形成し、単一ブレードロボット（図示せず）のような処理チャンバ１５０の外側に配置されたウエハ移送機構による基板１０４の固定を容易にする。ベローズ１８６は、通常、ペデスタル１００とチャンバ底部１５４との間に配置され、チャンバ本体１５２の内側容積１６０をペデスタルアセンブリ１００の内側から隔離する。
【００１４】
[0018]ペデスタルアセンブリ１００は、一般に、プラットフォームハウジング１０８に密封して結合された基板支持体１４０を含む。プラットフォームハウジング１０８は、通常、ステンレス鋼やアルミニウムのような金属材料から製造される。冷却板１２４は、一般に、プラットフォームハウジング１０８内部に配置され、基板支持体１４０を熱的に調整する。本考案から利するのに適合可能な一つのペデスタルアセンブリ１００は、１９９６年４月１６日にDabenport氏らに発行された米国特許第５，５０７，４９９号に説明されている。
【００１５】
[0019]基板支持体１４０は、アルミニウム又はセラミックから構成可能である。基板支持体１４０は、電磁チャック、セラミック本体、ヒータ、これらの組み合わせでもよい。一実施形態において、基板支持体１４０は、電磁チャックであり、電磁チャックは、内部に導電層１１２が埋め込まれた誘電体本体１０６を含む。誘電体本体１０６は、通常は、パイロリティックボロンナイトライド、窒化アルミニウム、窒化けい素、アルミナまたは等価材料のような高熱伝導誘電材料から製造される。誘電体本体１０６は、接地シールド１８０が電気的にフロートすることを許容する。あるいは、接地シールド１８０は、電気的に接地されてもよい。
【００１６】
[0020]リッドアセンブリ１５６は、一般に、リッド１３０、ターゲット１３２，スペーサ１８２，マグネトロン１３４を含む。リッド１３０は、図１に示すように、閉じられた位置では、側壁１５８により支えられる。シール１３６は、スペーサ１８２とリッド１３０と側壁１５８との間に配置され、これらの間の真空漏れを防止する。
【００１７】
[0021]ターゲット１３２は、リッド１３０に結合され、処理チャンバ１５０の内側容積１６０に曝される。ターゲット１３２は、ＰＶＤ処理中に基板１０４上に堆積される材料を提供する。スペーサ１８２は、ターゲット１３２とリッド１３０とチャンバ本体１５２との間に配置され、ターゲット１３２をリッド１３０とチャンバ本体１５２から絶縁する。
【００１８】
[0022]ターゲット１３２とペデスタルアセンブリ１００は、互いに電源１８４によりバイアスがかけられている。ガス（例えばアルゴン）は、ガス源（図示せず）から容積部１６０に供給される。プラズマは、ガスから、基板１０４とターゲット１３２の間に形成される。プラズマ範囲内のイオンは、ターゲット１３２に向かって加速され、材料をターゲット１３２から取り除かせる。取り除かれたターゲット材は、基板１０４上に堆積される。
【００１９】
[0023]マグネトロン１３４は、処理チャンバ１５０の外側リッド１３０に結合されている。マグネトロン１３４は、少なくとも一つの回転マグネットアセンブリ１３８を含み、回転マグネットアセンブリ１３８は、ＰＶＤ処理中、ターゲット１３２の一様な消費を助成する。利用可能な一つのマグネトロンは、１９９９年９月２１日にＯｒ氏らに発行された米国特許第５，９５３，８２７号に説明されている。
【００２０】
[0024]ヒンジアセンブリ１１０は、リッドアセンブリ１５６を処理チャンバ１５０に結合させる。動力化されたアクチュエータ１１６は、ヒンジアセンブリ１１０及び／又はリッド１３０に結合可能であり、開閉位置間でリッドアセンブリ１５６の移動を容易にする。
【００２１】
[0025]接地シールド１８０は、チャンバ容積部１６０内に配置され、基板１０４とターゲット１３２間の処理領域を画成するのに役立つ。接地シールド１８０は、ほぼ円筒形を有し、プラズマと、ターゲット１３２から放出された原子を処理領域内に封じ込める。接地シールド１８０は、更に、バリアを提供し、これは、ターゲット１３２からの放出材料が、チャンバの他の部分に、予定外に堆積することを防止する。このように、接地シールド１８０は、基板１０４上に堆積される材料層への、ターゲット１３２の効率的な形質転換（transformation）を促進する。
【００２２】
[0026]図２は、処理システム１５０の一部断面図であり、ターゲット１３２，チャンバ側壁１５８、接地シールド１８０を例示する。チャンバ側壁１５８は、内側に延びるフランジ２０２を含み、フランジ２０２は、上部で接地シールド１８０を支える為に、そこから垂直方向に延びる複数のピンを有する。１本のピン２０４が図２の一部断面図で示されているが、少なくとも３本のピン２０４が利用可能であることが意図されている。各々のピン２０４は、接地シールド１８０内に形成されたスロット２０６と係合される。ピン２０４の長さとスロット２０６の深さは、接地シールド１８０とフランジ２０２が間隔を開けて配置される関係を維持するように選定されている。スロット２０６は、接地シールド１８０がピン２０４を滑らせるので、接地シールド１８０及び／又はチャンバ本体１５２の熱膨張及び熱収縮を適応させる。
【００２３】
[0027]ピン２０４は、接地シールド１８０のピン２０４上の移動を最小摩擦及び粒子発生で助成するように選択された材料で製造さらに／または被覆されている。一実施形態において、ピン２０４は、接地シールド１８０及びフランジ２０２間の絶縁を維持する材料で製造さらに／または被覆される。たとえば、ピン２０４は、セラミックのような誘電材から製造可能である。他の実施形態において、ピン２０４はポリマー（たとえばテフロン（登録商標）ポリマーのようなフッ素重合体で被覆可能である。
【００２４】
[0028]接地シールド１８０は、実質的に円筒本体２２０を有し、金属のような導電材から製造及び／又は導電材で被覆されてもよい。接地シールド１８０としての使用に適した金属は、とりわけ、ステンレス鋼、チタンを含む。接地シールド１８０の為に選択された金属は、チャンバ内部で実行される処理と両立可能であるように選択されなければならない。
【００２５】
[0029]一実施形態において、本体２２０は、内壁２２２，外壁２２４，最上端部２２６，底端部２２８により画成されている。本体２２０の底端部２２８で配置された内壁２２２と外壁２２４の内部２３０及び外部２３２は、封じ込めリング２３４を画成する。封じ込めリング２３４の内側下部２３０は、ターゲット１３２下方で処理領域内に延びて、前述されたようにスパッタされた材料とプラズマを封じ込める。
【００２６】
[0030]封じ込めリング２３４の外側下部２３２は、本体２２０の底端部２２８から一以上の階段部と取付フランジ２５８まで延びている。一つの階段部２３６が図２に示されている。取付けフランジ２５８は、下方に面する支持面２３８を含む。
【００２７】
[0031]図３を更に参照すると、スロット２０６が支持面２３８内に形成されている。接地シールド１８０とチャンバ本体１５２が膨張し互いに接触するとき、スロット内部でピン２０６を滑動させるのに十分な長さをスロット２０６に持たせる間隙を与えるように、支持面２３８の寸法が決められている。スロット２０６は、接地シールド１８０の中心線に対し放射方向に配向されているので、接地シールド１８０とチャンバ本体１５２は、拘束することなく粒子発生が最小となるように、膨張して互いに接触することが可能である。図３で描かれた実施形態において、スロット２０６は、取付けフランジ２５８の外壁３０４を通じて開口された外側端部３０２を有する。
【００２８】
[0032]一実施形態において、接地シールド１８０が実質的に室温でチャンバ本体１５２内に設定されるとき、スロット２０６は、ピン２０４にスロット２０６の内側端部が接するか、非常にピンと密接に構成される。全てのピン２０４は、接地シールド１８０の据え付けの際、スロット２０６の内側エッジに接するので、接地シールド１８０は、ペデスタルアセンブリ１００の周りに効率良くセンタリングされる。このように、接地シールド１８０とチャンバ本体１５２は、処理中に温度が高くなるとき、チャンバ本体１５２は接地シールド１８０に対し膨張するので、ピン２０４は、スロット２０６内で外方に自由に移動する。さらに、接地シールド１８０とチャンバ本体１５２は、チャンバの中心に対して膨張するので、接地シールド１８０は、加熱後、ペデスタルアセンブリ１００の上方に同心のままである。
【００２９】
[0033]外壁２２４は、外壁２２４の上部２４０を含む。外壁２２４の外側上部２４０の直径は、外側下部２３２の直径より大きく、外壁３０４の直径より小さい。図２を参照すると、内壁２２２は、最上端部２２６で画成された内側上部２４８を含む。内壁２２２の内側上部２４８の直径は、内側底部２３０の直径より大きい。
【００３０】
[0034]内側上部２４４は、ターゲット１３２に面する。内側上部２４４は、ターゲット１３２と接地シールド１８０との間に間隙を維持するように選択された直径を有する。一実施形態において、内側上部２４４は、本体２２０の最上端部２２６に向かう外方で張り出される。
【００３１】
[0035]リエントラント特徴部２５０は、内壁２２２の内側下部２３０と内側上部２４４との間で形成されている。リエントラント特徴部２５０は、内壁２２２の外方に全体的に延びている（すなわち、内壁２２２より大きな直径を有する）。接地シールド１８０は、リエントラント特徴部２５０がターゲット１３２の底面２５２で、ほぼ始まるように構成されている。リエントラント特徴部２５０は、ターゲット１３２から離れて延びているので、ターゲット１３２の底面２５２からスパッタされた材料は、ターゲット１３２に近い（proximate）接地シールド１８０の領域上で堆積しそうにない。そのため、堆積された材料は、ターゲット１３２と接地シールド１８０との間に橋絡を形成しそうにないので、アーキング、短絡、チャンバ１５０内で実行される処理性能に影響を与える可能性のある問題を防止する。
【００３２】
[0036]図２で示された実施形態において、リエントラント特徴部２５０は、内側上部２４４から外方かつ下方に延びる上部区域２６０を含む。上部区域２６０は、トラフ２６２で下部区域２６４と接合されている。一実施形態において、トラフ２６２は、概略湾曲したプロファイルを有する。トラフ２６２は、全体的に、内壁２２２の内側上部２４４の隣接部の直径より大きい直径を有する。リエントラント特徴部２６４の下部区域２６４は、トラフ２６２から内方かつ下方に内壁２２２の内側下部２３０まで延びている。
【００３３】
[0037]リエントラント特徴部２５０は、代替え的に、内壁２２２の内側上部２４４の隣接部分の直径より大きい本体２２０内に形成されたスロット、溝、凹部でもよいことが意図されている。また、リエントラント特徴部２５０は、上述された教示内容と幾何学的に適した互換性を有する他の幾何学的形状でもよいことが意図されている。
【００３４】
[0038]接地シールド１８０の幾つかの部分は、被覆、テクスチャー処理、または、他の処理がなされてもよい。一実施形態において、接地シールド１８０は、少なくとも表面の一部で粗くされている。粗くすることは、他の適した処理の中でも、エッチング、浮彫り、研磨材、ビードブラスト処理、グリットブラスト処理、研削またはサンディングにより、達成可能である。図２に描かれた実施形態において、接地シールド１８０の全表面は、スロット２０６を除いてビードブラスト処理されている。接地シールドのビードブラスト処理された表面は、全体的に、約２５０マイクロインチ以上のＲＡ表面仕上げを有する。
【００３５】
[0039]このように、その内面のリエントラント特徴部を含む接地シールドが提供される。
リエントラント接地シールドは、接地シールドとターゲット間の橋絡材料及び／又は短絡による処理欠陥の少ない基板堆積処理を容易にする。
【００３６】
[0040]前述したことは、本考案の好ましい実施形態に向けられているが、本考案の他の更なる実施形態は、その基本的範囲から逸脱することなく案出可能であり、その範囲は添付された請求項により規定される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】[0009]図１は、接地シールドの一実施形態を有する半導体処理システムの単純化された断面図である。
【図２】[0010]図２は、図１の接地シールドの一部断面図である。
【図３】[0011]図３は、図２の３−３切断線から切り取られた接地シールドの他の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００…ペデスタルアセンブリ、１０２…堆積リング、１０４…基板、１０６…誘電体本体、１０８…プラットフォームハウジング、１１０…ヒンジアセンブリ、１１２…導電層、１１４…カバーリング、１１６…アクチュエータ、１１８…リフト機構、１２０…ポンピングシステム、１２２…ポンピングポート、１２４…冷却板、１３０…リッド、１３２…ターゲット、１３４…マグネトロン、１３６…シール、１３８…回転マグネットアセンブリ、１４０…基板支持体、１５０…処理チャンバ、処理システム、１５２…チャンバ本体、１５４…底部、１５６…リッドアセンブリ、１５８…側壁、１６０…内部容積、１６２…シールド、１８０…接地シールド、１８２…スペーサ、１８４…電源、１８６…ベローズ、２０２…フランジ、２０４…ピン、２０６…スロット、２２０…本体、２２２…内壁、２２４…外壁、２２６…最上端部、２２８…底端部、２３０…内側下部、内側底部、２３２…外側下部、２３４…封じ込めリング、２３６…階段部、２３８…支持面、２４０…外側上部、２４４…内側上部、２４８…内側上部、２５０…リエントラント特徴部、２５２…底面、２５８…取付けフランジ、２６０…上部区域、２６２…トラフ、２６４…下部区域、３０２…外側端部、３０４…外壁。
【図１】
0003126459.tif 000003
【図２】
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【図３】
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